Summary

תהליך שחול טווין בורג לייצור סיבים מתחדשים

Published: January 27, 2021
doi:

Summary

פותח תהליך אקסטרוזיה רב-תכליתי של שני ברגים כדי לספק טיפול תרמו-מכני-כימי יעיל בביומסה ליגנוקלולוסית, מה שמוביל ליחס גובה-רוחב ממוצע של סיבים. קלסר טבעי ניתן גם להוסיף ברציפות לאחר זיקוק סיבים, המוביל סיבים מבוססי ביו עם תכונות מכניות משופרות לאחר לחיצה חמה של החומר המובלט המתקבל.

Abstract

פותח תהליך שחול רב-תכליתי של שני ברגים כדי לספק טיפול טרום-כימי תרמו-מכני יעיל בביומסה ליגנוקלולוסית לפני השימוש בו כמקור לחיזוק מכני בסיבים מבוססי ביו מלאים. תוצרי לוואי שונים של יבולים ליגנוקלוסיים כבר טופלו בהצלחה בתהליך זה, למשל, קשיות דגנים (במיוחד אורז), קש כוסברה, שבירות מקש פשתן oleaginous, וקליפת גבעולי אמרנת וחמניות כאחד.

תהליך ההבלטה מביא לעלייה ניכרת ביחס הגובה-רוחב הממוצע של הסיבים, מה שמוביל לשיפור התכונות המכאניות של סיבים. האקסטרודר בעל הבורג התאום יכול גם להיות מצויד במודול סינון בקצה החבית. מיצוי מתמשך של כימיקלים שונים (למשל, סוכרים חינם, hemicelluloses, volatiles שברי שמן אתרי, וכו ‘) מן המצע lignocellulosic, ואת זיקוק סיבים יכול, אם כן, להתבצע בו זמנית.

האקסטרודר יכול לשמש גם ליכולת הערבוב שלו: קלסר טבעי (למשל, ליגני Organosolv, עוגות שמן על בסיס חלבון, עמילן וכו ‘) ניתן להוסיף את הסיבים מעודן בסוף פרופיל הבורג. Premix המתקבל מוכן להיות מעוצב באמצעות לחיצה חמה, עם קלסר טבעי תורם לכידות סיבים. תהליך משולב כזה במעבר אקסטרודר יחיד משפר את זמן הייצור, עלות הייצור, ועלול להוביל לירידה בגודל הייצור של המפעל. מכיוון שכל הפעולות מבוצעות בצעד אחד, מורפולוגיה סיבים נשמרת טוב יותר, הודות לזמן מגורים מופחת של החומר בתוך האקסטרודר, וכתוצאה מכך ביצועים חומריים משופרים. פעולת שחול חד-שלבית שכזו עשויה להיות במקורו של תהליך תעשייתי בעל ערך.

בהשוואה לחומרים מסחריים מבוססי עץ, סיבים מבוססי ביו מלא אלה אינם פולטים שום פורמלדהיד, והם יכולים למצוא יישומים שונים, למשל, מיכלי ביניים, רהיטים, ריצוף ביתי, מדפים, בנייה כללית וכו ‘.

Introduction

שחול הוא תהליך שבמהלכו חומר זורם נאלץ לעבור מוות חם. שחול, אם כן, מאפשר היווצרות של מוצרים שחוממו מראש תחת לחץ. האקסטרודר התעשייתי הראשון שהופיע בשנת 1873. הוא שימש לייצור כבלים רציפים מתכתיים. משנת 1930 ואילך הותאמה הבלטה חד-בורגית לתעשיית המזון כדי לייצר נקניקיות ועבר. לעומת זאת, האקסטרודר התאום-בורג הראשון שימש לראשונה לפיתוחים בתעשיית המזון. הוא לא הופיע בתחום הפולימרים הסינתטיים עד שנות ה-40. לשם כך תוכננו מכונות חדשות, ותפעולן עוצב גםהוא 1. פותחה מערכת עם ברגים חודרים ומשתפים פעולה, המאפשרת ערבוב והבלטה בו זמנית. מאז, טכנולוגיית ההבלטה התפתחה ברציפות באמצעות תכנון של סוגים חדשים של ברגים. כיום, תעשיית המזון עושה שימוש נרחב של שחול בורג תאומים למרות שזה יקר יותר מאשר שחול בורג יחיד כמו שחול בורג תאומים מאפשר גישה לעיבוד חומר משוכלל יותר ומוצרים סופיים. הוא משמש במיוחד לבישול שחול של מוצרים עמילניים, אלא גם לסמסור חלבונים וייצור מזון לחיות מחמד ולהזנת דגים.

לאחרונה, שחול בורג תאומים ראה את שדה היישום שלו מורחב לשבר התרמו-mechano-כימי של חומר צמחי2,3. תפיסה חדשה זו הובילה לפיתוח כורים אמיתיים המסוגלים להפוך או לשבר את ענייני הצמח בצעד אחד, עד לייצור נפרד של תמצית ו raffinate על ידי הפרדה נוזלית /מוצקה 2,3,4. העבודה שבוצעה במעבדה לכימיה אגרו-תעשייתית (LCA) הדגישה את האפשרויות המרובות של טכנולוגיית הבורג התאום לשברים ולהערכת אגרורסורסים2,3. חלק מהדוגמאות הן: 1) מיצוי הממס המכני ו/או “הירוק” של שמן צמחי5,6,7,8,9,10. 2) החילוץ של hemicelluloses11,12, פקטין13, חלבונים14,15, ותמציות פוליפנוליות16. 3) השפלה אנזימטית של קירות תא הצמח לייצור ביואתנול דור שני17. 4) ייצור של חומרים ביו קומפוזיציוניים עם חלבון18 או פוליסכריד19 מטריצות. 5) ייצור חומרים תרמופלסטיים על ידי ערבוב דגנים, ופוליאסטרים מבוססי ביו20,21. 6) הייצור של biocomposites על ידי הרכבה פולימר תרמופלסטי, ביו מבוסס או לא, ומילוי צמחים22,23. 7) דפיבינציה של חומרים ליגנוקלוסיים לייצור עיסת נייר13,24, ו סיבים25,26,27,28,29,30,31,32.

האקסטרודר בעל הבורג התאום נחשב לעתים קרובות לכור תרמו-מכנו-כימי מתמשך (TMC). אכן, הוא משלב בצעד אחד כימי, תרמי, וגם, פעולות מכניות. הגורם הכימי גורם לאפשרות להזריק ריאגנטים נוזליים בנקודות שונות לאורך החבית. התרמי אפשרי בשל הרגולציה התרמית של החבית. לבסוף, המכני תלוי בבחירת רכיבי הבורג לאורך פרופיל הבורג.

עבור דפיבינציה של חומרים ליגנוקלוסיים לייצור סיבים, העבודות האחרונות השתמשו קש אורז25,28, קש כוסברה26,29, פשתן oleaginous shives27 כמו גם חמניות30,32 ו amaranth31 נביחות. העניין הנוכחי של ביומסות lignocellulosic עבור יישום כזה (כלומר, חיזוק מכני) מוסבר על ידי דלדול קבוע של משאבי יער המשמשים לייצור חומרים מבוססי עץ. שאריות יבול הן זולות ועשויות להיות זמינות באופן נרחב. בנוסף, חלקיקי עץ נוכחיים מעורבבים עם שרפים פטרוכימיים אשר יכול להיות רעיל. לעתים קרובות מהווה יותר מ -30% מהעלות הכוללת של החומרים המסחריים הנוכחיים33, שרפים מסוימים תורמים לפליטות פורמלדהיד ולהפחית את איכות האוויר המקורה34. העניין המחקרי עבר לשימוש בקלסרים טבעיים.

ביומסה ליגנוקלוסית מורכבת בעיקר תאית ו hemicelluloses, יצירת קומפלקס הטרוגניים. המיצלולוזות ספוגות בשכבות של ליגנינים היוצרות רשת תלת מימדית סביב מתחמים אלה. השימוש בביומסה ליגנוקלוסית לייצור סיבים דורש בדרך כלל טיפול מקדים. בשביל זה, יש צורך לשבור את ליגנינים להגן על תאית hemicelluloses. מכני, תרמי, כימי35 או אפילו אנזימטי36,37,38 טיפולים קדם יש ליישם. צעדים אלה גם להגדיל את הדבקה עצמית של סיבים, אשר יכול לקדם את הייצור של לוחות קלסר27 גם אם קלסר אקסוגני מתווסף לרוב.

המטרה העיקרית של טיפולים מקדים היא לשפר את פרופיל גודל החלקיקים של סיבים מיקרומטריים. שחיקה פשוטה מציעה את האפשרות להקטין את גודל הסיבים27,39,40. זול, זה תורם להגדלת משטח סיב ספציפי. מרכיבי דופן התא הפנימי הופכים לנגישים יותר והתכונות המכאניות של הלוחות המתקבלים משופרות. היעילות של דפיבינציה מוגברת באופן משמעותי כאשר עיסת תרמו-מכני מיוצר, למשל, על ידי עיכול בתוספת דפיבינציה41, מתהליכי עיסת שונים42 או על ידי פיצוץ קיטור43,44,45,46,47. לאחרונה, LCA פיתחה טיפול מקדים מקורי של סיבים ליגנוקלוסיים באמצעות שחול בורג תאומים25,26,27,28,29,30,31,32. לאחר דפיביציה TMC, האקסטרודר מאפשר גם פיזור הומוגני של קלסר טבעי בתוך סיבים. Premix וכתוצאה מכך מוכן להיות חם לחוץ לתוך סיבים.

במהלך דפיביציה של קש אורז, שחול בורג תאומים הושווה לעיכול בתוספת תהליך דפיביציה25. שיטת ההבלטה חשפה עלות מופחתת משמעותית, כלומר, נמוכה פי תשעה מזו של העיסה. יתר על כן, כמות המים הנוספים מופחתת (יחס נוזלי/מוצק מרבי של 1.0 במקום 4.0 דקות בשיטת העיסה), וכן נצפתה עלייה ברורה ביחס הגובה-רוחב הממוצע של סיבים מזוקקים (21.2-22.6 במקום 16.3-17.9). סיבים אלה מציגים יכולת חיזוק מכני משופרת מאוד. זה הודגם עבור לוחות סיבים מבוססי קש אורז, שבו ליגנין טהור לא התדרדר (למשל, Biolignin) שימש קלסר (עד 50 MPa עבור כוח כיפוף ו 24% עבור נפיחות עובי לאחר טבילה 24 שעות במים)28.

העניין של דפיביציה TMC ב extruder בורג תאומים אושרה גם עם קש כוסברה26. יחס הגובה-רוחב של סיבים מזוקקים נע בין 22.9-26.5 במקום 4.5 בלבד עבור סיבי קרקע פשוטים. 100% סיבים מבוססי כוסברה התקבלו על ידי הוספת קשיות מעודן שחול עוגה מהזרע כמו קלסר חלבון (40% במסה). כוחם הגמישות (עד 29 MPa) ובמיוחד ההתנגדות שלהם למים (עד 24% נפיחות בעובי) שופרו באופן משמעותי בהשוואה ללוחות העשויים מקש כתוש פשוט. יתר על כן, לוחות אלה אינם פולטים פורמלדהיד, וכתוצאה מכך, הם ידידותיים יותר לסביבה ובריאות האדם מאשר סיבים בצפיפות בינונית (MDF) ו chipboard29 קלאסי נמצא בשוק.

באופן דומה, לוחות המבוססים לחלוטין על amaranth31 וחמניות32, שילוב סיבים מזוקקים שחול מקליפה כמו חיזוק עוגת זרעים כמו קלסר חלבון, יוצרו בהצלחה. הם הראו עוצמות גמישות של 35 MPa ו 36 MPa, בהתאמה. עם זאת, עמידות המים שלהם נמצאה נמוכה יותר: 71% ו 87%, בהתאמה, עבור נפיחות עובי. לוחות עם מליטה עצמית המבוססים על שבלול מעודן מקש פשתן oleaginous ניתן להשיג גם27. במקרה זה, זה שבר ligneous, שוחרר במהלך defibration TMC בורג תאומים, התורם מליטה עצמית. עם זאת, לוחות קשים המתקבלים מראים חוזק מכני נמוך יותר (רק 12 MPa חוזק flexural), ונפיחות עובי גבוה מאוד (127%).

כל לוחות מבוססי סיבים המובלטים המוצגים לעיל יכולים למצוא יישומים תעשייתיים ולכן הם חלופות בנות קיימא לחומרים מסחריים מבוססי עץ נוכחיים. על פי דרישות הארגון הבינלאומי לתקינה (ISO)48,49,50, היישומים הספציפיים שלהם יהיו תלויים במאפיינים המכניים שלהם רגישות למים.

במאמר זה, ההליך כדי להבליט ולשכלל סיבים ליגנוקלוסיים לפני השימוש בהם כחיזוק מכני בלוחות מתחדשים מתואר בפירוט. כתזכורת, תהליך זה מפחית את כמות המים שיש להוסיף בהשוואה למתודולוגיות עיסת מסורתיות, וזה גם פחות אנרגיה לצרוך25. אותה מכונת בורג תאומים יכולה לשמש גם להוספת קלסר טבעי לסיבים.

ליתר דיוק, מוצג מתווה מפורט לניהול זיקוק ההבלטה התאום-בורג של shives מפשתן oleaginous(לינום usitatissimum L.) קש. הקש ששימש במחקר זה הושג באופן מסחרי. זה היה ממגוון האוורסט, והצמחים מעובדים בחלק הדרום מערבי של צרפת בשנת 2018. באותו מעבר הבלטה, ניתן להוסיף עוגת פשתן מפלסטיק (המשמשת כקלסר אקסוגני) גם באמצע החבית, ולאחר מכן לערבב באופן אינטימי את התשישים המעודנים לאורך החצי השני של פרופיל הבורג. תערובת הומוגנית בעלת צורה של חומר רך נאספת בשקע המכונה. פעולת TMC חד-שלבית מתבצעת באמצעות מכונת קנה מידה של טייס. המטרה שלנו היא לספק הליך מפורט עבור המפעילים לנהל כראוי את זיקוק שחול של shives, ולאחר מכן את תוספת העוגה. בעקבות פעולה זו, premix המתקבל מוכן לייצור הבא של 100% הארדבורדים מבוססי פשתן oleaginous באמצעות לחיצה חמה.

Protocol

1. הכן את חומרי הגלם השתמש shives פשתן oleaginous, שהם תוצאה של שלב ראשוני של מיצוי מכני של סיבי מעוז מקש במכשיר מיצוי “כל הסיבים”51. השתמש מסננת רוטטת כדי להסיר סיבי טקסטיל קצרים שהם עדיין עשויים להכיל.הערה: כמו הסרת סיבי טקסטיל קצרים אלה עשוי להיות קשה, אל תהססו לחזור על פעולה זו ?…

Representative Results

במהלך זיקוק הסיבים של שיני פשתן oleaginous באמצעות תצורה (שלב 3.1.1), מים נוספו בכוונה ביחס נוזלי / מוצק שווה 1.0. על פי עבודותקודמות 25,26,27, יחס נוזלי / מוצק כזה שומר טוב יותר על אורך הסיבים המעודנים בשקע האקסטרודר טווין בורג מאשר יחס נמוך יותר, אשר בו …

Discussion

הפרוטוקול המתואר כאן מתאר כיצד לעבד את הזיקוק שחול של סיבים ליגנוקלוסיים לפני השימוש בהם כחיזוק מכני בלוחות מתחדשים. כאן, האקסטרודר בעל הבורג התאום המשמש הוא מכונת סולם טייס. עם ברגים בקוטר 53 מ”מ (D), הוא מצויד בשמונה מודולים, כל אחד באורך 4D, למעט מודול 1 בעל 8D אורך, המתאים לאורך כולל של 36D (כלומ…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

ללא

Materials

Analogue durometer Bareiss HP Shore Device used for determining the Shore D surface hardness of fiberboards
Ash furnace Nabetherm Controller B 180 Furnace used for the mineral content determinations
Belt dryer Clextral Evolum 600 Belt dryer used for the continuous drying of extrudates at the exit of the twin-screw extruder
Cold extraction unit FOSS FT 121 Fibertec Cold extractor used for determining the fiber content inside solid materials
Densitometer MA.TEC Densi-Tap IG/4 Device used for determining apparent and tapped densities of extrudates once dried
Double-helix mixer Electra MH 400 Mixer used for preparing the solid mixture made of the raw shives and the plasticized linseed cake for producing board number 12
Fiber morphology analyzer Techpap MorFi Compact Analyzer used for determining the morphological characteristics of extrusion-refined shives
Gravimetric belt feeder Coperion K-Tron SWB-300-N Feeder used for the quantification of the oleaginous flax shives
Gravimetric screw feeder Coperion K-Tron K-ML-KT20 Feeder used for the quantification of the plasticized linseed cake
Hammer mill Electra BC P Crusher used for the grinding of granules made of plasticized linseed cake
Heated hydraulic press Pinette Emidecau Industries PEI 400-t Hydraulic press used for molding the fiberboards through hot pressing
Hot extraction unit FOSS FT 122 Fibertec Hot extractor used for determining the water-soluble and fiber contents inside solid materials
Image analysis software National Institutes of Health ImageJ Software used for determining the morphological characteristics of raw shives
Oleaginous flax straw Ovalie Innovation N/A Raw material supplied for the experimental work
Piston pump Clextral DKM Super MD-PP-63 Pump used for the water quantification and injection
Scanner Toshiba e-Studio 257 Scanner used for taking an image of raw shives in gray level
Side feeder Clextral E36 Feeder used to force the introduction of the plasticized linseed cake inside the barrel (at the level of module 5) for configuration (b)
Thermogravimetric analyzer Shimadzu TGA-50 Analyzer used for conducting the thermogravimetric analysis of the solids being processed
Twin-screw extruder Clextral Evolum HT 53 Co-rotating and co-penetrating pilot scale twin-screw extruder having a 36D total length (D is the screw diameter, i.e., 53 mm)
Universal oven Memmert UN30 Oven used for the moisture content determinations
Universal testing machine Instron 33R4204 Testing machine used for determining the bending properties of fiberboards
Ventilated oven France Etuves XL2520 Oven used for the discontinuous drying of extrudates at the exit of the twin-screw extruder
Vibrating sieve shaker RITEC RITEC 600 Sieve shaker used for the sieving of the plasticized linseed cake
Vibrating sieve shaker RITEC RITEC 1800 Sieve shaker used for removing short bast fibers entrapped inside the oleaginous flax shives

References

  1. Martelli, F. G. . Twin-screw extruders: a basic understanding. , (1983).
  2. Evon, P., Vandenbossche, V., Candy, L., Pontalier, P. Y., Rouilly, A. Twin-screw extrusion: a key technology for the biorefinery. Biomass extrusion and reaction technologies: principles to practices and future potential. American Chemical Society, ACS Symposium Series. 1304 (2), 25-44 (2018).
  3. Vandenbossche, V., Candy, L., Evon, P. h., Rouilly, A., Pontalier, P. Y. Extrusion. Green Food Processing Techniques: Preservation, Transformation and Extraction. 10, 289-314 (2019).
  4. Bouvier, J. M., Campanella, O. H. The Generic Extrusion Process IV: Thermomechanical pretreatment and Solid-Liquid Separation. Extrusion Processing Technology: Food and Non-Food Biomaterials. , 351-392 (2014).
  5. Evon, P., Vandenbossche, V., Pontalier, P. Y., Rigal, L. Direct extraction of oil from sunflower seeds by twin-screw extruder according to an aqueous extraction process: feasibility study and influence of operating conditions. Industrial Crops and Products. 26 (3), 351-359 (2007).
  6. Evon, P., Vandenbossche, V., Pontalier, P. Y., Rigal, L. Aqueous extraction of residual oil from sunflower press cake using a twin-screw extruder: feasibility study. Industrial Crops and Products. 29 (2-3), 455-465 (2009).
  7. Evon, P., Amalia Kartika, I., Cerny, M., Rigal, L. Extraction of oil from jatropha seeds using a twin-screw extruder: Feasibility study. Industrial Crops and Products. 47, 33-42 (2013).
  8. Uitterhaegen, E., et al. Extraction of coriander oil using twin-screw extrusion: Feasibility study and potential press cake applications. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 92 (8), 1219-1233 (2015).
  9. Evon, P., et al. The thermo-mechano-chemical twin-screw reactor, a new perspective for the biorefinery of sunflower whole plant: aqueous extraction of oil and other biopolymers, and production of biodegradable fiberboards from solid raffinate. Oilseeds & fats, Crops and Lipids. 23 (5), 505 (2016).
  10. Uitterhaegen, E., Evon, P. Twin-screw extrusion technology for vegetable oil extraction: a review. Journal of Food Engineering. 212, 190-200 (2017).
  11. N’Diaye, S., Rigal, L. Factors influencing the alkaline extraction of poplar hemicelluloses in a twin-screw reactor: correlation with specific mechanical energy and residence time distribution of the liquid phase. Bioresource Technology. 75 (1), 13-18 (2000).
  12. Prat, L., Guiraud, P., Rigal, L., Gourdon, C. A one dimensional model for the prediction of extraction yields in a two phases modified twin-screw extruder. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 41 (9), 743-751 (2002).
  13. Maréchal, V., Rigal, L. Characterization of by-products of sunflower culture: commercial applications for stalks and heads. Industrial Crops and Products. 10 (3), 185-200 (1999).
  14. Colas, D., Doumeng, C., Pontalier, P. Y., Rigal, L. Twin-screw extrusion technology, an original solution for the extraction of proteins from alfalfa (Medicago sativa). Food and Bioproducts Processing. 91 (2), 175-182 (2013).
  15. Colas, D., Doumeng, C., Pontalier, P. Y., Rigal, L. Green crop fractionation by twin-screw extrusion: Influence of the screw profile on alfalfa (Medicago sativa) dehydration and protein extraction. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 72, 1-9 (2013).
  16. Celhay, C., Mathieu, C., Candy, L., Vilarem, G., Rigal, L. Aqueous extraction of polyphenols and antiradicals from wood by-products by a twin-screw extractor: Feasibility study. Comptes Rendus Chimie. 17 (3), 204-211 (2014).
  17. Vandenbossche, V., et al. Suitability assessment of a continuous process combining thermo-mechano-chemical and bio-catalytic action in a single pilot-scale twin-screw extruder for six different biomass sources. Bioresource Technology. 211, 146-153 (2016).
  18. Rouilly, A., Orliac, O., Silvestre, F., Rigal, L. New natural injection-moldable composite material from sunflower oil cake. Bioresource Technology. 97 (4), 553-561 (2006).
  19. Peyrat, E., Rigal, L., Pluquet, V., Gaset, A. Vegetable material from cereal plants and process for making the same. European Patent. , (2000).
  20. Chabrat, &. #. 2. 0. 1. ;., Abdillahi, H., Rouilly, A., Rigal, L. Influence of citric acid and water on thermoplastic wheat flour/poly(lactic acid) blends. I: Thermal, mechanical and morphological properties. Industrial Crops and Products. 37 (1), 238-246 (2012).
  21. Abdillahi, H., Chabrat, &. #. 2. 0. 1. ;., Rouilly, A., Rigal, L. Influence of citric acid on thermoplastic wheat flour/poly(lactic acid) blends. II. Barrier properties and water vapor sorption isotherms. Industrial Crops and Products. 50, 104-111 (2013).
  22. Gamon, G., Evon, P. h., Rigal, L. Twin-screw extrusion impact on natural fibre morphology and material properties in poly(lactic acid) based biocomposites. Industrial Crops and Products. 46, 173-185 (2013).
  23. Uitterhaegen, E., et al. Performance, durability and recycling of thermoplastic biocomposites reinforced with coriander straw. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 113, 254-263 (2018).
  24. Manolas, C., Gaset, A., Jamet, J. P., Rigal, L., N’Diaye, S. Process for depithing pith containing plants, in particular sorghum. European Patent. , (1995).
  25. Theng, D., et al. Comparison between two different pretreatment technologies of rice straw fibers prior to fiberboard manufacturing: twin-screw extrusion and digestion plus defibration. Industrial Crops and Products. 107, 184-197 (2017).
  26. Uitterhaegen, E., et al. Impact of a thermomechanical fiber pre-treatment using twin-screw extrusion on the production and properties of renewable binderless coriander fiberboards. International Journal of Molecular Sciences. 18, 1539 (2017).
  27. Evon, P. h., et al. Production of fiberboards from shives collected after continuous fibre mechanical extraction from oleaginous flax. Journal of Natural Fibers. , (2018).
  28. Theng, D., et al. Production of fiberboards from rice straw thermo-mechanical extrudates using thermopressing: influence of fiber morphology, water addition and lignin content. European Journal of Wood and Wood Products. 77 (1), 15-32 (2019).
  29. Simon, V., et al. VOC and carbonyl compound emissions of a fiberboard resulting from a coriander biorefinery: comparison with two commercial wood-based building materials. Environmental Science and Pollution Research. 27, 16121-16133 (2020).
  30. Verdier, T., et al. Using glycerol esters to prevent microbial growth on sunflower-based insulation panels. Construction Materials. , (2020).
  31. Evon, P. h., et al. Low-density insulation blocks and hardboards from amaranth (Amaranthus cruentes) stems, a new perspective for building applications. 3rd Euromaghreb Conference: Sustainability and Bio-based Materials on the road of Bioeconomy. , (2020).
  32. Labonne, L., Samalens, F., Evon, P. h. Sunflower fiberboards: influence of molding conditions on bending properties and water uptake. 5th International Conference on Structural Analysis of Advanced Materials. , (2021).
  33. Van Dam, J. E. G., Van den Oever, M. J. A., Keijsers, E. R. P. Production process for high density high performance binderless boards from whole coconut husk. Industrial Crops and Products. 20 (1), 97-101 (2004).
  34. Salthammer, T., Mentese, S., Marutzky, R. Formaldehyde in the indoor environment. Chemical Reviews. 110 (4), 2536-2572 (2010).
  35. Zhang, D., Zhang, A., Xue, L. A review of preparation of binderless fiberboards and its self-bonding mechanism. Wood Science and Technology. 49, 661-679 (2015).
  36. Felby, C., Pedersen, L. S., Nielsen, B. R. Enhanced auto adhesion of wood fibers using phenol oxidases. Holzforschung. 51, 281-286 (1997).
  37. Felby, C., Hassingboe, J., Lund, M. Pilot-scale production of fiberboards made by laccase oxidized wood fibers: board properties and evidence for cross-linking of lignin. Enzyme and Microbial Technology. 31 (6), 736-741 (2002).
  38. Felby, C., Thygesen, L. G., Sanadi, A., Barsberg, S. Native lignin for bonding of fiber boards: evaluation of bonding mechanisms in boards made from laccase-treated fibers of beech (Fagus sylvatica). Industrial Crops and Products. 20 (2), 181-189 (2004).
  39. Okuda, N., Sato, M. Manufacture and mechanical properties of binderless boards from kenaf core. Journal of Wood Science. 50, 53-61 (2004).
  40. Velásquez, J. A., Ferrando, F., Salvadó, J. Binderless fiberboard from steam exploded miscanthus sinensis: The effect of a grinding process. Holz als Roh- und Werkstoff. 60, 297-302 (2002).
  41. Theng, D., et al. All-lignocellulosic fiberboard from corn biomass and cellulose nanofibers. Industrial Crops and Products. 76, 166-173 (2015).
  42. Migneault, S., et al. Medium-density fiberboard produced using pulp and paper sludge from different pulping processes. Wood and Fiber Science. 42 (3), 292-303 (2010).
  43. Velásquez, J. A., Ferrando, F., Farriol, X., Salvadó, J. Binderless fiberboard from steam exploded miscanthus sinensis. Wood Science and Technology. 37 (3), 269-278 (2003).
  44. Xu, J., Widyorini, R., Yamauchi, H., Kawai, S. Development of binderless fiberboard from kenaf core. Journal of Wood Science. 52 (3), 236-243 (2006).
  45. Quintana, G., Velásquez, J., Betancourt, S., Gañán, P. Binderless fiberboard from steam exploded banana bunch. Industrial Crops and Products. 29 (1), 60-66 (2009).
  46. Mancera, C., El Mansouri, N. E., Vilaseca, F., Ferrando, F., Salvado, J. The effect of lignin as a natural adhesive on the physico-mechanical properties of Vitis vinifera fiberboards. BioResources. 6 (3), 2851-2860 (2011).
  47. Mancera, C., El Mansouri, N. E., Pelach, M. A., Francesc, F., Salvadó, J. Feasibility of incorporating treated lignins in fiberboards made from agricultural waste. Waste Management. 32 (10), 1962-1967 (2012).
  48. ISO. ISO 16895-1:2008, Wood-based panels – Dry-process fibreboard – Part 1: Classifications. International Organization for Standardization. , (2008).
  49. ISO. ISO 16895-2:2010, Wood-based panels – Dry process fibreboard – Part 2: Requirements. International Organization for Standardization. , (2010).
  50. ISO. ISO 16893-2:2010, Wood-based panels – Particleboard – Part 2: Requirements. International Organization for Standardization. , (2010).
  51. Ouagne, P., Barthod-Malat, B., Evon, P. h., Labonne, L., Placet, V. Fibre extraction from oleaginous flax for technical textile applications: influence of pre-processing parameters on fibre extraction yield, size distribution and mechanical properties. Procedia Engineering. 200, 213-220 (2017).
  52. ISO. ISO 5983-1:2005, Animal Feeding Stuffs – Determination of nitrogen content and calculation of crude protein content – Part 1: Kjeldahl method. International Organization for Standardization. , (2005).
  53. AFNOR. NF EN 312 (2010-11), Particleboards – Specifications. Association Française de Normalisation. , (2010).
  54. ISO. ISO 665:2000, Oilseeds – Determination of moisture and volatile matter content. International Organization for Standardization. , (2000).
  55. ISO. ISO 749:1977, Oilseed residues – Determination of total ash. International Organization for Standardization. , (1977).
  56. Van Soest, P. J., Wine, R. H. Use of detergents in the analysis of fibrous feeds. IV. Determination of plant cell wall constituents. Journal of AOAC International. 50 (1), 50-55 (1967).
  57. Van Soest, P. J., Wine, R. H. Determination of lignin and cellulose in acid detergent fiber with permanganate. Journal of AOAC International. 51 (4), 780-785 (1968).
  58. ISO. ISO 16978:2003, Wood-based panels – Determination of modulus of elasticity in bending and of bending strength. International Organization for Standardization. , (2003).
  59. ISO. ISO 868:2003, Plastics and ebonite – Determination of indentation hardness by means of a durometer (Shore hardness). International Organization for Standardization. , (2003).
  60. ISO. ISO 16260:2016, Paper and board – Determination of internal bond strength. International Organization for Standardization. , (2016).
  61. ISO. ISO 16983:2003, Wood-based panels – Determination of swelling in thickness after immersion in water. International Organization for Standardization. , (2003).

Play Video

Cite This Article
Evon, P., Labonne, L., Khan, S. U., Ouagne, P., Pontalier, P., Rouilly, A. Twin-Screw Extrusion Process to Produce Renewable Fiberboards. J. Vis. Exp. (167), e62072, doi:10.3791/62072 (2021).

View Video